JP2014100721A - レーザ加工装置およびレーザ加工における集塵方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストおよびタクトタイムを増大させることなく、被加工物をレーザ加工する際に発生する加工塵などのパーティクルを、被加工物から充分に除去してから、その被加工物を装置外へ搬出することができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】 レーザ加工装置（１）は、被加工物（２）にレーザ光（Ｌ）を照射するレーザ照射装置（１１）と、被加工物（２）が載置される載置台（１２）と、載置台（１２）を、加工位置（Ｐ０）から搬出位置（Ｐ１）へ搬送する搬送装置（１３）と、被加工物（２）の搬送時の移動軌跡（Ｑ）を横切る予め定めるエアブロー領域（Ｒ）に向けて圧縮空気を噴き付ける圧縮空気噴出装置（１４）と、エアブロー領域（Ｒ）に臨むように配置された吸気口（２６）を備え、エアブロー領域（Ｒ）付近の空気を吸引する集塵装置（１５）とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被加工物をレーザ加工する際に発生する加工塵などのパーティクルを、被加工物から除去して搬出するレーザ加工装置およびレーザ加工における集塵方法に関する。

従来から、被加工物にレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置は、レーザ加工の際に発生する加工塵などのパーティクルが被加工物に付着するのを防止するために、被加工物がレーザ加工される領域に向けてエアを噴き付けるエア噴出装置と、被加工物から発生する加工塵などのパーティクルを吸引によって捕集する集塵装置とが備えられて構成されている（たとえば、特許文献１および２参照）。

特開平１０−９９９７８号公報 特開２００７−１８５６８５号公報

従来から、レーザ加工装置としては、２つのタイプのものが用いられている。１つは、レーザ光の照射位置を固定しておき、その照射位置に対して、被加工物を移動させて加工を行うタイプのレーザ加工装置である。この被加工物移動型のレーザ加工装置には、被加工物が載置されるステージと、そのステージを２次元的に移動させる駆動装置とが備えられ、ステージの移動可能な範囲を適宜設計することによって、被加工物に対して幅広い範囲にレーザ加工を施すことが可能となる。しかしながら、レーザ加工を行う際の加工スピードは、ステージの移動速度に依存するため、高速な加工を行うことができないというデメリットがある。

もう１つは、被加工物をステージ上に位置決めして固定し、その被加工物に対して、レーザ光の照射位置を２次元的に走査することによって加工を行うタイプのレーザ加工装置である。このレーザ光走査型のレーザ加工装置には、レーザ発振部から出射されたレーザ光を反射するミラー、およびそのミラーを駆動する２つのガルバノモータなどが搭載されたガルバノスキャナが備えられ、被加工物移動型のレーザ加工装置におけるステージの移動速度に比べて高速にミラーを駆動することが可能であるため、高速加工を実現することができる。

被加工物移動型のレーザ加工装置の場合、レーザ光の照射位置が一定であることから、エア噴出装置におけるエアブローノズルの噴出口、および、集塵装置における集塵ノズルの吸気口を、その照射位置にできるだけ近接させて配置して構成することが可能であり、このように構成することによって、被加工物から発生する加工塵などのパーティクルを効果的に集塵することができる。

これに対し、レーザ光走査型のレーザ加工装置の場合、レーザ光の照射位置を走査可能範囲（たとえば２００ｍｍ角程度の範囲）内で移動可能であることから、この走査可能範囲よりも外側に、エアブローノズルの噴出口および集塵ノズルの吸気口を配置しなければならない。このように、レーザ走査型のレーザ加工装置では、エアブローノズルの噴出口および集塵ノズルの吸気口を、レーザ光の照射位置にできるだけ近接させて配置することとができないので、レーザ加工の際に被加工物から発生する加工塵などのパーティクルを効果的に集塵することができないという問題がある。

また、加工塵などのパーティクルを充分に集塵できないことによって、集塵しきれなかったパーティクルが被加工物に付着し、パーティクルが付着した状態で被加工物がレーザ加工装置から搬出されることとなってしまう。この場合、レーザ加工工程の次の工程において、被加工物に付着しているパーティクルに起因して、種々のトラブルが発生するおそれがあるという問題がある。また、このようなトラブルの発生を防止するためには、レーザ加工工程の直後に、被加工物に付着したパーティクルを、洗浄装置などを用いて除去する工程を追加しなければならず、この場合には、洗浄装置の設置に伴う製造コストの増大および洗浄工程の追加に伴うタクトタイムの増大につながってしまうという問題がある。

本発明の目的は、製造コストおよびタクトタイムを増大させることなく、被加工物をレーザ加工する際に発生する加工塵などのパーティクルを、被加工物から充分に除去してから、その被加工物を装置外へ搬出することができるレーザ加工装置およびレーザ加工における集塵方法を提供することである。

本発明は、被加工物にレーザ光を照射して加工するレーザ照射装置と、
被加工物が載置される載置台と、
前記載置台を、前記レーザ照射装置から照射されるレーザ光によって被加工物が加工される加工位置から、被加工物の搬出が行われる搬出位置へ搬送する搬送装置と、
前記搬送装置によって加工位置から搬出位置へ搬送される前記載置台に載置された被加工物の移動軌跡を横切る予め定める領域に向けて圧縮気体を噴き付ける圧縮気体噴出装置と、
前記予め定める領域に臨むように配置された吸気口を備え、該予め定める領域付近の空気を吸引する集塵装置とを含むことを特徴とするレーザ加工装置である。

また本発明は、前記圧縮気体噴出装置は、搬出位置側から加工位置側へ向けて圧縮気体を噴出するように設けられていることを特徴とする。

また本発明は、前記圧縮気体噴出装置は、
圧縮気体を生成する圧縮気体源と、
前記圧縮気体源によって生成された圧縮気体の流路を形成し、一端が前記圧縮気体源に接続され、他端から圧縮気体を噴出する複数の流路形成体と、
各流路形成体における前記圧縮気体の流路を開閉するように動作する開閉弁とを備え、
前記開閉弁の開閉動作を制御する制御装置をさらに含むことを特徴とする。

また本発明は、前記開閉弁は、流路形成体ごとに設けられ、
前記制御装置は、各開閉弁が予め定める順序に従って順次圧縮気体の流路を開放するように、各開閉弁の開閉動作を制御することを特徴とする。

また本発明は、載置台に載置された被加工物を、レーザ光を照射して加工する加工工程と、
前記加工工程によって加工された被加工物が載置された載置台を、搬送装置によって、レーザ光によって被加工物が加工される加工位置から、被加工物の搬出が行われる搬出位置へ搬送する搬送工程と、
載置台の搬送中に、前記搬送装置によって加工位置から搬出位置へ搬送される前記載置台に載置された被加工物の移動軌跡を横切る予め定める領域に向けて、圧縮気体噴出装置によって圧縮気体を噴き付けるとともに、前記予め定める領域付近の空気を集塵装置によって吸引する集塵工程とを含むことを特徴とするレーザ加工における集塵方法である。

本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置１の構成を概略的に示す図である。 第１の実施形態におけるエアブローノズル２２の噴出口２３の近傍を拡大して示す図である。 第１の実施形態に係るレーザ加工装置１を用いて被加工物２をレーザ加工する際の一連の処理手順を示すフローチャートである。 図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置１Ａにおける圧縮空気噴出装置１４Ａの構造を概略的に示す図であり、図４（ｂ）は、エアブローノズル２７ａ〜２７ｃにおける噴出口２８ａ〜２８ｃの形状を示す図である。 第２の実施形態に係るレーザ加工装置１Ａを用いて被加工物２をレーザ加工する際の一連の処理手順を示すフローチャートである。 処理を開始してから載置台１２を搬出位置Ｐ１に移動させるまでの搬送装置１３の動作および圧縮空気噴出装置１４Ａに設けられる流路開閉弁２９ａ〜２９ｃの開閉動作を示すタイミングチャートの一例である。 図６に示すタイミングチャートに基づいて流路開閉弁２９ａ〜２９ｃの開閉動作を制御したときの、被加工物２に対する圧縮空気の有効エアブロー領域３０の変化の様子を説明するための図である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置１の構成を概略的に示す図である。本実施形態に係るレーザ加工装置１は、レーザ照射装置１１と、被加工物２が載置される載置台１２と、載置台１２を加工位置Ｐ０と搬出位置Ｐ１との間で往復移動させる搬送装置１３と、圧縮気体としての圧縮空気を噴出する圧縮空気噴出装置１４と、集塵装置１５と、レーザ加工装置１における各部を制御する制御装置１６とを備えて構成される。

レーザ照射装置１１は、被加工物２に照射するレーザ光Ｌを発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から出射されたレーザ光Ｌを反射するミラー、そのミラーを角変位駆動する２つのガルバノモータ、およびｆθレンズなどが搭載されたガルバノスキャナとを備え、レーザ発振器から出射されたレーザ光Ｌの照射位置を、予め定める走査可能範囲内において２次元的に走査可能に構成されている。すなわち、本実施形態に係るレーザ加工装置１は、レーザ光走査型のレーザ加工装置として構成されている。

なお、レーザ発振器としては、ルビーレーザおよびＹＡＧレーザなどの固体レーザ、ならびに、炭酸ガスレーザおよびエキシマレーザなどのガスレーザなど、いかなるタイプのレーザ発振装置であってもよい。

載置台１２は、被加工物２が載置される載置面を有し、載置面上の所定位置に、被加工物２を位置決めして固定できるように構成されている。載置台１２は、その載置面が、レーザ光Ｌの各走査方向を含む仮想一平面に平行となるような姿勢で、搬送装置１３によって支持される。

搬送装置１３は、載置台１２を、その載置面上に位置決めされて固定された被加工物２がレーザ照射装置１１から出射されたレーザ光Ｌによってレーザ加工される加工位置Ｐ０と、レーザ加工が行われた被加工物２がレーザ加工装置１の外部へ搬出される搬出位置Ｐ１との間で往復移動させるように構成されている。

本実施形態では、搬送装置１３は、載置台１２を直線状の移動経路に沿って往復移動させるように構成されている。以下、図１に示すように、載置台１２が往復移動する方向を移動方向Ｘとし、移動方向Ｘの一方であって、加工位置Ｐ０から搬出位置Ｐ１に向かう方向を搬送方向Ｘ１、移動方向Ｘの他方であって、搬出位置Ｐ１から加工位置Ｐ０に向かう方向を復帰方向Ｘ２とする。また、移動方向Ｘは、前記仮想一平面に沿う方向であるものとし、前記仮想一平面において、移動方向Ｘに垂直な方向を幅方向Ｙとする。

すなわち、搬送装置１３は、載置台１２を搬送方向Ｘ１に移動させることで、加工位置Ｐ０においてレーザ加工が行われた被加工物２を、加工位置Ｐ０から搬出位置Ｐ１へ搬送する。また、搬出位置Ｐ１において被加工物２が装置外へ搬出された後には、次の被加工物２をレーザ加工するために、載置台１２を復帰方向Ｘ２へ移動させることによって、加工位置Ｐ０へ復帰させる。

圧縮空気噴出装置１４は、コンプレッサなどの圧縮空気生成機構が組み込まれた圧縮空気源２１と、一端に噴出口２３が設けられるとともに、圧縮空気源２１に他端が取付けられ、圧縮空気源２１から供給される圧縮空気を、その噴出口２３から噴出するエアブローノズル２２（流路形成体）とを含んで構成される。

集塵装置１５は、吸引ファンなどの吸引力発生機構が組み込まれた集塵器本体２４と、一端に吸気口２６が設けられるとともに、集塵器本体２４に他端が取付けられ、集塵器本体２４で発生した吸引力を、その吸気口２６まで導く集塵ノズル２５とを含んで構成される。制御装置１６は、レーザ照射装置１１、搬送装置１３、圧縮空気噴出装置１４、および集塵装置１５に制御信号を与えることによって、これらの動作を制御する。

図２は、第１の実施形態におけるエアブローノズル２２の噴出口２３の近傍を拡大して示す図であり、上方から見たところを示している。なお、集塵装置１５および載置台１２などは省略して示している。

本実施形態に係るレーザ加工装置１では、図１に示すように、加工位置Ｐ０と搬出位置Ｐ１との間に、エアブローノズル２２の噴出口２３および集塵ノズル２５の吸気口２６を配設することによって、レーザ加工が行われた被加工物２を加工位置Ｐ０から搬出位置Ｐ１へ搬送する途中で、その被加工物２に付着した加工塵などのパーティクルを除去するように構成されている。

具体的には、載置台１２に位置決め固定された被加工物２が加工位置Ｐ０から搬出位置Ｐ１へ移動する際に描く軌跡を移動軌跡Ｑとすると、図２に示すように、加工位置Ｐ０と搬出位置Ｐ１との間の位置において移動軌跡Ｑを横切る予め定める領域（以下、「エアブロー領域」と称する）Ｒに対して、圧縮空気源２１から供給された圧縮空気を噴き付けるように、エアブローノズル２２の噴出口２３が設けられている。

より詳細には、エアブローノズル２２の噴出口２３は、エアブロー領域Ｒよりも搬送方向Ｘ１の下流側における移動軌跡Ｑの上方の位置であって、エアブロー領域Ｒにできるだけ近接させた位置に、エアブロー領域Ｒに臨むように配置され、エアブローノズル２２は、エアブロー領域Ｒの斜め上方からエアブロー領域Ｒに向けて、圧縮空気源２１から供給される圧縮空気を噴出するように設置されている。つまり、エアブローノズル２２は、搬送方向Ｘ１の上流側に向けて圧縮空気を噴出するように設置されている。

なお、エアブローノズル２２の噴出口２３には、縦長の矩形状の開口であって、その長手方向の寸法が移動軌跡Ｑの幅方向Ｙの寸法よりも大きな開口が形成され、その開口の長手方向が幅方向Ｙに一致するように設置されている。

一方、集塵ノズル２５の吸気口２６は、図１に示すように、エアブローノズル２２の噴出口２３よりも搬送方向Ｘ１の上流側における移動軌跡Ｑの上方の位置であって、エアブロー領域Ｒにできるだけ近接させた位置に、エアブロー領域Ｒに臨むように配置され、集塵ノズル２５は、集塵器本体２４で発生した吸引力によって、エアブロー領域Ｒ付近の空気を吸引するように設置されている。なお、集塵ノズル２５の吸気口２６は、エアブローノズル２２の噴出口２３よりも開口面積が大きくなるように形成されている。

図３は、第１の実施形態に係るレーザ加工装置１を用いて被加工物２をレーザ加工する際の一連の処理手順を示すフローチャートである。以下、図３を参照して、本実施形態に係るレーザ加工装置１の動作について説明する。

レーザ加工が行われる前の被加工物２が、加工位置Ｐ０に配置された載置台１２の載置面上における所定位置に位置決めされて固定されると、処理が開始されて、ステップｓ１に進む。

ステップｓ１で、制御装置１６は、レーザ照射装置１１に制御信号を与えることによって、所定のレーザ加工が被加工物２に対して施されるように、レーザ照射装置１１を動作させる。このとき、被加工物２における加工面である上面には、レーザ加工の際に被加工物２から発生する加工塵などのパーティクルが付着してしまう。

レーザ加工が終了すると、ステップｓ２で、制御装置１６は、搬送装置１３に制御信号を与えることによって、載置台１２が搬送方向Ｘ１に予め定める速度で移動するように、搬送装置１３を動作させる。これにより、レーザ加工が行われた被加工物２は、搬出位置Ｐ１に向けて搬送される。

そして、ステップｓ３で、制御装置１６は、搬送中の被加工物２がエアブロー領域Ｒに到達したか否かを判定し、到達したと判定するとステップｓ４に進む。なお、被加工物２がエアブロー領域Ｒに到達したか否かの判定は、たとえば載置台１２の移動方向Ｘにおける位置を検出する位置検出センサ（図示省略）から与えられる検出信号に基づいて行われる。

被加工物２がエアブロー領域Ｒに到達すると、ステップｓ４で、制御装置１６は、圧縮空気噴出装置１４および集塵装置１５に制御信号を与えることによって、圧縮空気噴出装置１４および集塵装置１５を動作させる。これにより、エアブローノズル２２の噴出口２３からは、エアブロー領域Ｒに向けて圧縮空気が噴出され、エアブロー領域Ｒ付近の空気が、吸気口２６を介して集塵ノズル２５によって吸引される。

なお、圧縮空気噴出装置１４および集塵装置１５を動作させる際には、集塵ノズル２５による吸引流量が、エアブローノズル２２から噴出される圧縮空気のブロー流量より大きくなるように動作を制御することが好ましい。

そして、ステップｓ５で、制御装置１６は、搬送中の被加工物２がエアブロー領域Ｒを通過したか否かを判定し、通過したと判定するとステップｓ６に進む。なお、被加工物２がエアブロー領域Ｒを通過したか否かの判定は、前記と同様に、位置検出センサから与えられる検出信号に基づいて行われる。

被加工物２がエアブロー領域Ｒを通過すると、ステップｓ６で、制御装置１６は、圧縮空気噴出装置１４および集塵装置１５の動作を停止させる。そして、ステップｓ７で、制御装置１６は、載置台１２が搬出位置Ｐ１まで到達すると、搬送装置１３の動作を停止させる。

載置台１２が搬出位置Ｐ１で停止すると、ステップｓ８で、制御装置１６は、被加工物２がレーザ加工装置１の装置外へ搬出されたか否かを判定し、搬出が終了したと判定すると、ステップｓ９に進む。

ステップｓ９で、制御装置１６は、搬送装置１３に制御信号を与えることによって、載置台１２が復帰方向Ｘ２に移動するように、搬送装置１３を動作させる。そして、ステップｓ１０で、制御装置１６は、載置台１２が加工位置Ｐ０まで到達すると、搬送装置１３の動作を停止させる。これにより、レーザ加工装置１による一連の動作が終了する。

以上のように、本実施形態によれば、レーザ加工が行われた被加工物２を、加工位置Ｐ０から搬出位置Ｐ１へ搬送する途中で、圧縮空気を被加工物２に吹き当てることによって、被加工物２に付着したパーティクルを吹き飛ばし、それにより飛散したパーティクルを、集塵装置１５によってすぐさま捕集するように構成されている。

このように、被加工物２を搬送する途中でパーティクルを除去するように構成されているので、レーザ光走査型のレーザ加工装置１であっても、エアブローノズル２２の噴出口２３および集塵ノズル２５の吸気口２６を、被加工物２にできるだけ近接させて配置することができるため、被加工物２に付着したパーティクルを充分に除去して搬出することができる。

また、パーティクルが充分に除去されてから被加工物２が装置外へ搬出されることとなるので、レーザ加工工程の次の工程において、被加工物２に付着しているパーティクルに起因する種々のトラブルの発生を防止することができる。たとえば、レーザ加工工程の次の工程が検査カメラを用いて検査する工程である場合には、パーティクルが存在することによる検査ミス、および検査カメラのレンズの汚染を防ぐことができる。また、搬出位置Ｐ１において被加工物２を搬出する工程において、搬出作業を実行するロボットアームまたはピックアップツールなどの治具が、パーティクルによって汚染されることも防ぐことができる。

また、被加工物２に付着したパーティクルを除去するための洗浄装置を別途に設置しなくても、圧縮空気噴出装置１４および集塵装置１５を用いてパーティクルを充分に除去することができるので、洗浄装置の設置に伴う製造コストの増大を回避することができる。また、被加工物２を搬送しながらパーティクルを除去することによって、タクトタイムが増大してしまうことも回避することができる。

さらに、本実施形態によれば、エアブローノズル２２は、搬送方向Ｘ１の上流側に向けて、換言すれば搬出位置Ｐ１側から加工位置Ｐ０側に向けて、圧縮空気を噴出するように設置されているので、集塵装置１５により捕集できなかったパーティクルがあったとしても、その捕集漏れのパーティクルは、圧縮空気によって加工位置Ｐ０側に運ばれることとなるので、搬出位置Ｐ１付近がパーティクルによって汚染されることを防止することができる。したがって、パーティクルが装置外へ流出してしまうことを確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、被加工物２がエアブロー領域Ｒに到達すると、圧縮空気噴出装置１４と集塵装置１５とを同時に動作させるように制御しているが、他の実施形態では、集塵装置１５については、常時動作させるように制御してもよい。このように、集塵装置１５を常時動作させることによって、圧縮空気によって舞い上がったパーティクルのうち、集塵装置１５により捕集しきれなかったパーティクルがレーザ加工装置１内で漂う量を低減することができる。

図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置１Ａにおける圧縮空気噴出装置１４Ａの構造を概略的に示す図であり、図４（ｂ）は、エアブローノズル２７ａ〜２７ｃにおける噴出口２８ａ〜２８ｃの形状を示す図である。

本実施形態に係るレーザ加工装置１Ａは、圧縮空気噴出装置１４Ａの構造が、第１の実施形態における圧縮空気噴出装置１４の構造と異なっている点を除き、残余の構成についてはレーザ加工装置１と同様に構成されている。したがって、同様の構成については同一の参照符を付し、重複する説明については省略する。また、レーザ加工装置１Ａの全体的な構成を示す図についても、図１と同様であるので省略する。

第１の実施形態における圧縮空気噴出装置１４は、圧縮空気源２１で生成された圧縮空気が１本のエアブローノズル２２から噴出されるように構成されていたが、本実施形態における圧縮空気噴出装置１４Ａは、圧縮空気源２１で生成された圧縮空気が複数本のエアブローノズル２２から個別に噴出されるように構成されている。

具体的には、圧縮空気噴出装置１４Ａは、図４（ａ）に示すように、圧縮空気源２１と、一端に噴出口２８ａ〜２８ｃが設けられるとともに、圧縮空気源２１に他端が取付けられ、圧縮空気源２１から供給される圧縮空気を、その噴出口２８ａ〜２８ｃから噴出する３本のエアブローノズル２７ａ〜２７ｃと、各エアブローノズル２７ａ〜２７ｃに設けられ、制御装置１６から与えられる制御信号に基づいて、圧縮空気源２１から対応する噴出口２８ａ〜２８ｃまでの圧縮空気の流路を開閉するように動作する流路開閉弁２９ａ〜２９ｃとを含んで構成される。

なお、本実施形態では、圧縮空気噴出装置１４Ａは、３本のエアブローノズル２７ａ〜２７ｃを備えて構成されているが、エアブローノズルの数は３本に限らず、２本であってもよく、４本以上であってもよい。

３本のエアブローノズル２７ａ〜２７ｃは、それぞれ同一に構成され、各噴出口２８ａ〜２８ｃには、縦長の矩形状の開口がそれぞれ形成されている。そして、この３本のエアブローノズル２７ａ〜２７ｃは、図４（ｂ）に示すように、開口の長手方向を互いに一致させた状態でその開口が一列に並ぶように、各噴出口２８ａ〜２８ｃを、隙間を空けることなく並設して、開口の長手方向が幅方向Ｙに一致するように所定の配置位置に設置されている。

なお、各開口の長手方向の寸法は、前記のように一列に並べられたときの３つの開口全体の長手方向の寸法が、被加工物２が加工位置Ｐ０から搬出位置Ｐ１へ移動する際に描く移動軌跡Ｑの幅方向Ｙの寸法よりも大きくなるように設計されているものとする。

このようにして一列に並べられた噴出口２８ａ〜２８ｃは、第１の実施形態におけるエアブローノズル２２の噴出口２３の配置位置と同様に、エアブロー領域Ｒよりも搬送方向Ｘ１の下流側における移動軌跡Ｑの上方の位置であって、エアブロー領域Ｒにできるだけ近接させた位置に配置され、エアブローノズル２７ａは、エアブロー領域Ｒにおける領域Ｒａに向けて、エアブローノズル２７ｂは、エアブロー領域Ｒにおける領域Ｒｂに向けて、エアブローノズル２７ｃは、エアブロー領域Ｒにおける領域Ｒｃに向けて、圧縮空気源２１から供給される圧縮空気を噴出するように設置されている。

流路開閉弁２９ａ〜２９ｃは、本実施形態では電磁弁によって実現され、流路開閉弁２９ａは、エアブローノズル２７ａにおける圧縮空気の流路を開閉し、流路開閉弁２９ｂは、エアブローノズル２７ｂにおける圧縮空気の流路を開閉し、流路開閉弁２９ｃは、エアブローノズル２７ｃにおける圧縮空気の流路を開閉するように、それぞれ動作する。

図５は、第２の実施形態に係るレーザ加工装置１Ａを用いて被加工物２をレーザ加工する際の一連の処理手順を示すフローチャートである。図６は、処理を開始してから載置台１２を搬出位置Ｐ１に移動させるまでの搬送装置１３の動作および圧縮空気噴出装置１４Ａに設けられる流路開閉弁２９ａ〜２９ｃの開閉動作を示すタイミングチャートの一例であり、図６（ａ）は搬送装置１３の動作を示し、図６（ｂ）は流路開閉弁２９ａの開閉動作を示し、図６（ｃ）は流路開閉弁２９ｂの開閉動作を示し、図６（ｄ）は流路開閉弁２９ｃの開閉動作を示している。

本実施形態における一連の処理は、圧縮空気噴出装置１４Ａによる工程を除く残余の工程が、図３に示す第１の実施形態における工程と同一であるため、同一の工程については同一のステップ番号を付して、重複する説明を省略する場合がある。

レーザ加工が行われる前の被加工物２が、加工位置Ｐ０に配置された載置台１２の載置面上における所定位置に位置決めされて固定されると、処理が開始され、ステップｓ１で、制御装置１６は、レーザ照射装置１１を動作させる。レーザ加工が終了すると、ステップｓ２で、制御装置１６は、載置台１２が搬送方向Ｘ１に予め定める速度で移動するように、搬送装置１３を動作させる。これにより、時刻ｔ０で載置台１２が搬送方向Ｘ１へ移動を開始する。

そして、ステップｓ３で、制御装置１６は、搬送中の被加工物２がエアブロー領域Ｒに到達したか否かを判定し、到達したと判定するとステップｓ４に進む。被加工物２がエアブロー領域Ｒに到達すると、ステップｓ４で、制御装置１６は、圧縮空気源２１および集塵装置１５に制御信号を与えることによって、圧縮空気源２１および集塵装置１５を動作させる。なお、このとき、流路開閉弁２９ａ〜２９ｃはいずれも、圧縮空気の流路を閉塞している状態（ＯＦＦ状態）にあるものとする。

圧縮空気源２１が作動すると、ステップｓ１１で、制御装置１６は、流路開閉弁２９ａに制御信号を与えて圧縮空気の流路を開放させ（ＯＮ状態）、予め定める時間Δｔだけ流路開閉弁２９ａのＯＮ状態を継続させる。これにより、圧縮空気源２１によって生成された圧縮空気が、時刻ｔ１から予め定める時間Δｔだけ、エアブロー領域Ｒにおける領域Ｒａに向けて噴出される。

そして、時刻ｔ１から予め定める時間Δｔが経過すると、ステップｓ１２で、制御装置１６は、流路開閉弁２９ａを制御して圧縮空気の流路を閉塞させるとともに、流路開閉弁２９ｂに制御信号を与えて圧縮空気の流路を開放させ、予め定める時間Δｔだけ流路開閉弁２９ｂのＯＮ状態を継続させる。これにより、時刻ｔ１から予め定める時間Δｔが経過した時刻ｔ２で、領域Ｒａへの圧縮空気の噴出が停止し、時刻ｔ２から予め定める時間Δｔだけ、圧縮空気が領域Ｒｂに向けて噴出される。

そして、時刻ｔ２から予め定める時間Δｔが経過すると、ステップｓ１３で、制御装置１６は、圧縮空気が噴出される噴出口２８ａ〜２８ｃの切替え回数を求め、求めた切替え回数が予め定める回数に一致したか否かを判定する。予め定める回数に一致していないと判定すると、ステップｓ１２に戻り、予め定める回数に一致していると判定すると、ステップｓ６に進む。

図６に示す例の場合には、時刻ｔ２から予め定める時間Δｔが経過すると、ステップｓ１３からステップｓ１２に戻り、制御装置１６は、流路開閉弁２９ｂを制御して圧縮空気の流路を閉塞させるとともに、流路開閉弁２９ｃに制御信号を与えて圧縮空気の流路を開放させ、予め定める時間Δｔだけ流路開閉弁２９ｃのＯＮ状態を継続させる。これにより、時刻ｔ２から予め定める時間Δｔが経過した時刻ｔ３で、領域Ｒｂへの圧縮空気の噴出が停止し、時刻ｔ３から予め定める時間Δｔだけ、圧縮空気が領域Ｒｃに向けて噴出される。

以降、同様にして、図６に示す例の場合には、噴出口２８ａ〜２８ｃの切替え回数が１４回に一致したと判定されるまで、ステップｓ１２の処理を繰り返し実行することで、圧縮空気が噴出される噴出口２８ａ，２８ｂ，２８ｃが、この順番で、予め定める時間Δｔごとに切り替えられる。

そして、噴出口２８ａ〜２８ｃの切替え回数が１４回に一致していると判定されると、ステップｓ６で、制御装置１６は、ＯＮ状態にある流路開閉弁（図６に示す例では、流路開閉弁２９ｃ）を制御して圧縮空気の流路を閉塞させるとともに、圧縮空気噴出装置１４および集塵装置１５の動作を停止させる。

そして、ステップｓ７で、制御装置１６は、載置台１２が搬出位置Ｐ１まで到達すると、搬送装置１３の動作を停止させる（時刻ｔ１７）。以降、図３におけるステップｓ８〜ステップｓ１０と同様の工程が実行され、レーザ加工装置１による一連の動作が終了する。

図７は、図６に示すタイミングチャートに基づいて流路開閉弁２９ａ〜２９ｃの開閉動作を制御したときの、被加工物２に対する有効エアブロー領域３０の変化の様子を説明するための図である。なお、有効エアブロー領域３０とは、被加工物２に付着したパーティクルを吹き飛ばせるだけのエアブロー風速が得られる領域のことである。

図６に示すように、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の期間をＴａとすると、この期間Ｔａにおいてエアブローノズル２７ａの噴出口２８ａから領域Ｒａに向けて圧縮空気が噴出されることにより、被加工物２に対しては、図７に示すように、符号Ａが付された有効エアブロー領域３０に、必要なエアブロー風速以上の風速の圧縮空気が吹き当てられる。

時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の期間をＴｂとすると、被加工物２に対しては、符号Ｂが付された有効エアブロー領域３０に、必要なエアブロー風速以上の風速の圧縮空気が吹き当てられ、時刻ｔ３と時刻ｔ４との間の期間をＴｃとすると、被加工物２に対しては、符号Ｃが付された有効エアブロー領域３０に、必要なエアブロー風速以上の風速の圧縮空気が吹き当てられる。以降、同様にして、符号Ｄ〜Ｏが付された有効エアブロー領域３０についても、必要なエアブロー風速以上の風速の圧縮空気が順次吹き当てられる。

以上のように、本実施形態によれば、圧縮空気が噴出される噴出口２８ａ〜２８ｃを予め定める時間Δｔごとに切替えながら、搬送中の被加工物２に対して圧縮空気を吹き当てるように構成されているので、個々の噴出口２８ａ〜２８ｃからは、瞬間的に高い風速の圧縮空気を噴射させることができる。

すなわち、圧縮空気源２１の能力を同等にした場合、本実施形態に係るレーザ加工装置１Ａは、第１の実施形態に係るレーザ加工装置１に比べて、被加工物２に吹き当てられる圧縮空気の風速を高くすることができる。これにより、被加工物４に付着したパーティクルを、より効果的に吹き飛ばして除去することができる。

なお、各流路開閉弁２９ａ〜２９ｃがＯＮ状態を継続する予め定める時間Δｔは、搬送装置１３による載置台１２の搬送速度と、圧縮空気を噴出したときにパーティクルを吹き飛ばせるだけのエアブロー風速が得られる領域の大きさとに基づいて適宜設定することができる。

上記第２の実施形態では、各エアブローノズル２７ａ〜２７ｃに個別に流路開閉弁２９ａ〜２９ｃを設け、各噴出口２８ａ〜２８ｃから順次圧縮空気が噴出されるように流路開閉弁２９ａ〜２９ｃの動作を制御しているが、他の実施形態では、各エアブローノズル２７ａ〜２７ｃにおける圧縮空気の流路を同時に開閉する１つの流路開閉弁を設け、被加工物２に対して間欠的に圧縮空気が吹き当てられるように、その１つの流路開閉弁の動作を制御してもよい。具体的には、図６における期間Ｔａ，Ｔｄ，Ｔｇ，Ｔｊ，Ｔｍにおいて各エアブローノズル２７ａ〜２７ｃにおける圧縮空気の流路を開放し、残余の期間において各エアブローノズル２７ａ〜２７ｃにおける圧縮空気の流路を閉塞するように、その１つの流路開閉弁の動作を制御してもよい。このように制御した場合であっても、被加工物４に付着したパーティクルを、効果的に吹き飛ばして除去することができる。

１ レーザ加工装置
２ 被加工物
１１ レーザ照射装置
１２ 載置台
１３ 搬送装置
１４ 圧縮空気噴出装置
１５ 集塵装置
１６ 制御装置
２１ 圧縮空気源
２２ エアブローノズル
２３ 噴出口
２４ 集塵器本体
２５ 集塵ノズル
２６ 吸気口
Ｐ０ 加工位置
Ｐ１ 搬出位置

Claims (5)

1. 被加工物にレーザ光を照射して加工するレーザ照射装置と、
   被加工物が載置される載置台と、
   前記載置台を、前記レーザ照射装置から照射されるレーザ光によって被加工物が加工される加工位置から、被加工物の搬出が行われる搬出位置へ搬送する搬送装置と、
   前記搬送装置によって加工位置から搬出位置へ搬送される前記載置台に載置された被加工物の移動軌跡を横切る予め定める領域に向けて圧縮気体を噴き付ける圧縮気体噴出装置と、
   前記予め定める領域に臨むように配置された吸気口を備え、該予め定める領域付近の空気を吸引する集塵装置とを含むことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記圧縮気体噴出装置は、搬出位置側から加工位置側へ向けて圧縮気体を噴出するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記圧縮気体噴出装置は、
   圧縮気体を生成する圧縮気体源と、
   前記圧縮気体源によって生成された圧縮気体の流路を形成し、一端が前記圧縮気体源に接続され、他端から圧縮気体を噴出する複数の流路形成体と、
   各流路形成体における前記圧縮気体の流路を開閉するように動作する開閉弁とを備え、
   前記開閉弁の開閉動作を制御する制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記開閉弁は、流路形成体ごとに設けられ、
   前記制御装置は、各開閉弁が予め定める順序に従って順次圧縮気体の流路を開放するように、各開閉弁の開閉動作を制御することを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 載置台に載置された被加工物を、レーザ光を照射して加工する加工工程と、
   前記加工工程によって加工された被加工物が載置された載置台を、搬送装置によって、レーザ光によって被加工物が加工される加工位置から、被加工物の搬出が行われる搬出位置へ搬送する搬送工程と、
   載置台の搬送中に、前記搬送装置によって加工位置から搬出位置へ搬送される前記載置台に載置された被加工物の移動軌跡を横切る予め定める領域に向けて、圧縮気体噴出装置によって圧縮気体を噴き付けるとともに、前記予め定める領域付近の空気を集塵装置によって吸引する集塵工程とを含むことを特徴とするレーザ加工における集塵方法。

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